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摘要：本文以一座斜交角度15°，宽跨比0.53的1x30m整体式预应力混凝土简支箱梁桥为试验对象，通过基于梁格法的有限元理论计算，对在3种静载试验工况下桥梁控制截面的应变、挠度等实测静力特性数据进行分析，评定桥梁结构受力状态，为实际工程提供参考。
关键词：简支梁 斜交桥 宽桥 梁格法 静载试验 静力特性
0引言
为了适应和改善道路线形，或者当线路收到相交道路、建筑物等障碍物的限制时，往往需要建设整体式斜交宽箱梁桥。此类桥梁结构受力具有明显的空间效应，采用常规的基于平截面假定的单梁计算方法难以满足工程实际。鉴于此，本文以一座1x30m的预应力混凝土简支斜交宽箱梁桥为试验对象，通过基于梁格法的有限元理论计算，结合现场静载试验对桥梁结构的静力特性进行分析评价。
1工程概况
某高速公路互通主线跨A匝道桥上部结构为1x30m预应力混凝土现浇箱梁，斜交角度为15°，宽跨比为0.53，结构体系为简支梁结构。现浇箱梁为单箱三室箱梁，高2米，顶宽15.75米，底宽11.75米，跨中设横隔板一道。图1为桥梁现场照片。
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图1 跨线桥现场照片
2静载试验
2.1试验内容与测点布置
桥梁静载试验是通过在桥梁结构上施加与控制荷载等效的静态外加荷载，利用检测仪器设备测试桥梁结构控制部位与控制截面的应力（应变）、挠度等力学效应的现场试验。本试验结合桥梁结构特点，选择桥梁跨中和支点位置作为测试截面。图2 为测试截面布置，图3、图4为测点布置。
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图2 静载试验截面布置（单位：cm）
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图3静载试验应变测点布置（单位：cm）
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图4静载试验挠度测点布置（单位：cm）
2.3静载试验加载
以公路—Ⅰ级设计荷载标准值为控制荷载，以三轴载重车辆为试验荷载，按最不利等效加载原则，采用有限元计算软件MidasCivil建立空间梁格模型进行静载试验计算分析，从而确定3种试验工况的荷载效率和加载车辆布置。表1为控制荷载及试验效率计算结果，图5为桥梁结构梁格法计算模型，图6为加载布置。
表1 控制荷载及试验效率
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从表1可以看出：本试验控制荷载和试验荷载计算值采用梁格模型控制截面的总弯矩值；3种静载试验工况荷载效率分别为0.9、0.89、0.89，均满足《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）[1]的要求。
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图5 桥梁结构梁格法计算模型
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图6 加载布置（以工况2为例）
2.4静载试验结果分析与评定
桥梁结构静载试验结果分析评定时，首先整理各工况下控制截面实测应力及位移等结构效应的加载前的测试值（
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）、加载达到稳定的测试值（
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）、卸载后达到稳定的测试值（
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），其次计算试验荷载下测点实测总位移（或总应变）值
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，测点实测弹性位移（或应变）值
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=
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，测点实测残余位移（或应变）值
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；最后通过计算测点的实测弹性位移（或应变）值
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与相应的理论计算值
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的比值得到结构校验系数η，η小于1时，代表桥梁的实际状况要好于理论状况，结构有一定的安全储备；通过计算测点的实测残余位移（或应变）值
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与实测总位移（或总应变）值
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的比值得到相对残余变位或相对残余应变
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，
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越小，说明结构越接近弹性工作状况，一般要求
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值不大于20％。此外，在对测试数据进行分析时，尚应考虑支点沉降测试结果，并按《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）提出的方法对跨中截面位移测试值进行修正。按上述方法，本试验得到3种工况下跨中截面应变测试结果和位移测试结果，分别见表2、表3：
表2 跨中截面挠度测试结果（挠度单位：mm）
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表3 跨中截面应变测试结果（应变单位：με，；应变符号：受拉为“+”，受压为“-”）
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从表2和表3的静载试验结果可以看出：在3种工况下跨中截面各测点实测应变和挠度弹性值均小于其对应的理论值，应变校验系数介于0.36～0.70，表明结构强度满足设计要求；挠度校验系数介于0.41～0.52，表明结构刚度满足设计要求；卸载后各测点应变和挠度的相对残余值均小于20%，表明结构处于弹性工作状态；跨中截面实测横向增大系数分别为1.25（工况1）、1.01（工况2）、1.22（工况3），表明斜宽箱型截面具有明显的空间受力特性，且实测横向增大系数较工程中普遍采用的简化偏载放大系数1.05[2]大。
3结语
通过对一座1x30m预应力混凝土简支斜交宽箱梁桥的静载试验，可得出以下结论：
1）在设计荷载等级（公路—Ⅰ级）等效试验荷载作用下，受检桥跨控制截面实测应变值和挠度值均小于其对应的理论计算值，应变校验系数在0.36～0.70之间，挠度校验系数在0.41～0.52之间，卸载后应变和挠度的相对残余应变均小于20%，表明结构强度和刚度满足设计要求，且处于弹性工作状态。
2）与浅窄梁相比，斜宽箱梁受力具有明显的空间效应，且实测横向增大系数大于普遍采用的工程经验值1.05。
3）采用空间梁格法计算得到的结构效应与试验测试结果基本相符，能较好的反应斜宽箱梁结构的空间受力特性。
参考文献：
[1]长安大学．公路桥梁荷载试验规程：JTG/T J21-01—2015[S]．北京：人民交通出版社，2015．
[2]中交公路规划设计院有限公司．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》应用指南[M]．北京：人民交通出版社，2018．
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[4]徐显芬，林胜，王成．小塘子特宽桥荷载试验与分析方法研究[J]．重庆交通大学学报（自然科学版），2012，31（1）：25-28．
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[6]刘小军．某斜交梁桥荷载试验计算分析[J]．水利与建筑工程学报，2016，14（4）：201-205